JPS6220000A - 絶縁伝送回路 - Google Patents
絶縁伝送回路Info
- Publication number
- JPS6220000A JPS6220000A JP15803185A JP15803185A JPS6220000A JP S6220000 A JPS6220000 A JP S6220000A JP 15803185 A JP15803185 A JP 15803185A JP 15803185 A JP15803185 A JP 15803185A JP S6220000 A JPS6220000 A JP S6220000A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- transmission circuit
- circuit
- insulated transmission
- analog
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- Pending
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は計測器、信号変換器または分析計等において
、アナログ信号を絶縁して伝送する絶縁伝送回路に関す
る。
、アナログ信号を絶縁して伝送する絶縁伝送回路に関す
る。
このような信号伝送回路においては、伝送路上での電磁
誘導、温度変化または機械的振動その他の外乱を排除し
て所望の信号を正錨に伝達できること、また、その回路
構成ができるだけ単純かつ安価であり、周囲温度や経時
変化等の影響を受けない安定な信号伝達が可能であるこ
とが望まれる。
誘導、温度変化または機械的振動その他の外乱を排除し
て所望の信号を正錨に伝達できること、また、その回路
構成ができるだけ単純かつ安価であり、周囲温度や経時
変化等の影響を受けない安定な信号伝達が可能であるこ
とが望まれる。
直流アナログ信号を絶縁して伝達する手段としては、直
流信号を一度交流信号へ変換した後、トランスを介する
ことによって入出力間の絶縁を図るトランス方式が広く
用いられている。しかしながら、この方法は変調回路が
複雑になるばかりでなく、伝達特性の良いトランスを設
計するのがむすかしい等の問題がある。
流信号を一度交流信号へ変換した後、トランスを介する
ことによって入出力間の絶縁を図るトランス方式が広く
用いられている。しかしながら、この方法は変調回路が
複雑になるばかりでなく、伝達特性の良いトランスを設
計するのがむすかしい等の問題がある。
これに対し、電気信号を一度光へ変換して電気的に絶縁
する光結合方式が考えられる。すなわち、電気信号を発
光素子（ＬＥＤ）を用いて光に変換し、それを受光素子
で再び電気信号に変換すればアナログ信号の入出力絶縁
が可能になる。しかし、この場合は発光素子および受光
素子がもつ変換特性の非直線性を補正し、かつ発光素子
の変換効率の経時変化を考慮しなければ入出力間の正確
な信号伝送は望めない。
する光結合方式が考えられる。すなわち、電気信号を発
光素子（ＬＥＤ）を用いて光に変換し、それを受光素子
で再び電気信号に変換すればアナログ信号の入出力絶縁
が可能になる。しかし、この場合は発光素子および受光
素子がもつ変換特性の非直線性を補正し、かつ発光素子
の変換効率の経時変化を考慮しなければ入出力間の正確
な信号伝送は望めない。
第７図はこの解決策の一例を示すもので、入出力の伝達
特性の直線性を保つために一対の受光素子１４．１５を
用い、一方をフィードフォワード側へ、一方をフィード
バック側へ入れて入出力の直線を保ち、経時変化を補償
しようとするものである。なお、同図において、１１は
駆動回路、１２は帰還回路、１３は発光素子、１６は増
幅器である。
特性の直線性を保つために一対の受光素子１４．１５を
用い、一方をフィードフォワード側へ、一方をフィード
バック側へ入れて入出力の直線を保ち、経時変化を補償
しようとするものである。なお、同図において、１１は
駆動回路、１２は帰還回路、１３は発光素子、１６は増
幅器である。
しかし、この方法は２ケの受光素子の特性が良く、揃っ
ていなければならず、一般的には製造プ四セスでレーザ
ートリミング等の手段で特性を合わせ込まなければ実現
はむずかしい。このため、光結合素子の上述の性質が問
題とならない方法、すなわち何らかの方法でアナログ（
Ｊ号を２値化してから光結合素子を駆動する方法が用い
られる０第８図はこの例を示すもので、入力アナログ信
号を電圧／周波数（Ｖ／Ｆ）変換器１７によって入力に
比例する周波数信号へ変換し、光結合素子１３．１５で
絶縁した後、周波数／電圧（Ｆ／Ｖ ）変換器１８によ
ってアナログ信号を復元するものである。
ていなければならず、一般的には製造プ四セスでレーザ
ートリミング等の手段で特性を合わせ込まなければ実現
はむずかしい。このため、光結合素子の上述の性質が問
題とならない方法、すなわち何らかの方法でアナログ（
Ｊ号を２値化してから光結合素子を駆動する方法が用い
られる０第８図はこの例を示すもので、入力アナログ信
号を電圧／周波数（Ｖ／Ｆ）変換器１７によって入力に
比例する周波数信号へ変換し、光結合素子１３．１５で
絶縁した後、周波数／電圧（Ｆ／Ｖ ）変換器１８によ
ってアナログ信号を復元するものである。
この方法の問題点としては、Ｖ／Ｆ、Ｆ／Ｖ変換器はい
ずれも複雑、高価であり、また、一般にこれらの機器は
その内部にアナログ積分器を必要とするので、積分コン
デンサや電流制限抵抗等の温度係数、経時変化等で周波
数が変化すると全体の伝達特性に影響を与えてしまうこ
となどである。
ずれも複雑、高価であり、また、一般にこれらの機器は
その内部にアナログ積分器を必要とするので、積分コン
デンサや電流制限抵抗等の温度係数、経時変化等で周波
数が変化すると全体の伝達特性に影響を与えてしまうこ
となどである。
さらに、入力信号の変化により周波数が大幅に変動する
ため、発、受光素子に対してもそれに応じた応答速度が
要求されることも問題点の１つである。
ため、発、受光素子に対してもそれに応じた応答速度が
要求されることも問題点の１つである。
したがって、この発明は、上述のような従来のものより
簡単かつ安価に構成することができ、しかも周囲温度や
経時変化等の影響を受は難いアナログ信号の絶縁伝送回
路を提供することを目的とする。
簡単かつ安価に構成することができ、しかも周囲温度や
経時変化等の影響を受は難いアナログ信号の絶縁伝送回
路を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段および作用〕アナログ信
号を電気的に分離する絶縁伝送回路において、入力アナ
ログ信号にパルス幅変調を施して２値化し、光結合素子
（光結合ユニット）またはパルストランス等の絶縁手段
を介して絶縁した後、低域濾波器によってアナログ量を
復元する方式とすることにより、問題温度や経時変化等
による影響を受は難く、シかも構造が簡単で低価格化が
可能な信号の絶縁伝送回路を提供する。
号を電気的に分離する絶縁伝送回路において、入力アナ
ログ信号にパルス幅変調を施して２値化し、光結合素子
（光結合ユニット）またはパルストランス等の絶縁手段
を介して絶縁した後、低域濾波器によってアナログ量を
復元する方式とすることにより、問題温度や経時変化等
による影響を受は難く、シかも構造が簡単で低価格化が
可能な信号の絶縁伝送回路を提供する。
第１図はこの発明の実施例を示す機能プ豐ツク図である
。同図においてＡは入力アナログ信号、１は当該信号を
基本周期が一定でパルスのデユーティ比（パルスの一周
期に対する。ｎ−ｏｆｆ時間の比）が入力に比例して変
わる２値化信号列に変換するためのパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）回路である０２は当該２値信号を絶縁するための光
結合素子（光結合ユニット；絶縁素子）で発光素子（Ｌ
ＥＤ）。
。同図においてＡは入力アナログ信号、１は当該信号を
基本周期が一定でパルスのデユーティ比（パルスの一周
期に対する。ｎ−ｏｆｆ時間の比）が入力に比例して変
わる２値化信号列に変換するためのパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）回路である０２は当該２値信号を絶縁するための光
結合素子（光結合ユニット；絶縁素子）で発光素子（Ｌ
ＥＤ）。
受光素子（フォトダイオード、フォトトランジスタ等）
およびその駆動回路より構成される。３は電圧信号に復
元された２値化号列をアナログ量に変換するための低域
濾波器（ＬＰＦ）である。
およびその駆動回路より構成される。３は電圧信号に復
元された２値化号列をアナログ量に変換するための低域
濾波器（ＬＰＦ）である。
次に、この発明の動作をより詳細に説明する。
＠２図はパルス幅変調回路の具体例を示すもので、７は
三角波発生器、８は両信号の大小を比較して２値化号を
発生させるための比較器、Ａはアナログ入力信号、Ｓは
比較器８の出力信号である。
三角波発生器、８は両信号の大小を比較して２値化号を
発生させるための比較器、Ａはアナログ入力信号、Ｓは
比較器８の出力信号である。
第３図は上述のパルス幅変調器によって入力信号が２値
化信号列に変換される様子を示す参照図−である。こ＼
に、Ｔは三角波発生器から得られる三角波であり、Ａは
入力アナログ信号である。Ｓは前２者の大小比較により
得られる２値化信号列である。同図からも明らかなよう
に、得られる２値化信号列の周期は三角波の周期と同一
であり、アナログ入力の値によらず一定である◇一方、
デユーティ比（ＴＨ／Ｔｏ）は入力信号に比例して変わ
ってゆく。すなわち、この方法によって入力アナログ信
号は周期一定でデユーティ比が入力値に比例して変化す
る２値化信号列Ｓに変換されることになる。こうして得
られた２値化信号列は光のｏｎ−ｏｆｆ信号として光結
合素子２を介して絶縁伝送され、受信側で波高値一定の
電圧パルス列に戻される。この信号を低域濾波器３を通
すことによって高調波成分を除去すると、得られる平均
値は当該２値信号のその瞬間でのデユーティ比に比例す
ることから、入力アナログ信号を復元できるのである。
化信号列に変換される様子を示す参照図−である。こ＼
に、Ｔは三角波発生器から得られる三角波であり、Ａは
入力アナログ信号である。Ｓは前２者の大小比較により
得られる２値化信号列である。同図からも明らかなよう
に、得られる２値化信号列の周期は三角波の周期と同一
であり、アナログ入力の値によらず一定である◇一方、
デユーティ比（ＴＨ／Ｔｏ）は入力信号に比例して変わ
ってゆく。すなわち、この方法によって入力アナログ信
号は周期一定でデユーティ比が入力値に比例して変化す
る２値化信号列Ｓに変換されることになる。こうして得
られた２値化信号列は光のｏｎ−ｏｆｆ信号として光結
合素子２を介して絶縁伝送され、受信側で波高値一定の
電圧パルス列に戻される。この信号を低域濾波器３を通
すことによって高調波成分を除去すると、得られる平均
値は当該２値信号のその瞬間でのデユーティ比に比例す
ることから、入力アナログ信号を復元できるのである。
もし、必要ならば、この後にオフセット。
スパン調整を行なうことによって所望の大きさの信号を
再生することができる。また、光結合素子２の後段には
、その出力波高値が略一定の電圧信号となるようにする
ための波形整形回路（クランプ回路等）等を設けること
が望ましい。
再生することができる。また、光結合素子２の後段には
、その出力波高値が略一定の電圧信号となるようにする
ための波形整形回路（クランプ回路等）等を設けること
が望ましい。
この方法によれば、信号として意味をもつのはパルス列
のデユーティ比であるから、例えば周囲温度変化等によ
って搬送波周波数（この場合は三角波の周波数）が若干
変動したとしても信号の伝達特性は影響を受けないもの
である。つまり、基本周期が一定で、かつ比較的低い値
に設定できるのも回路構成上の利点である。
のデユーティ比であるから、例えば周囲温度変化等によ
って搬送波周波数（この場合は三角波の周波数）が若干
変動したとしても信号の伝達特性は影響を受けないもの
である。つまり、基本周期が一定で、かつ比較的低い値
に設定できるのも回路構成上の利点である。
なお、上述の例では、三角波によるパルス幅変調につい
て説明したが、それ以外の波形、例えば第４図の如きの
こぎり波Ｗを用いても上記と同等の変調を行なうことが
できる。
て説明したが、それ以外の波形、例えば第４図の如きの
こぎり波Ｗを用いても上記と同等の変調を行なうことが
できる。
第５図はこの発明の他の実施例を示す構成図である。同
図において、２１は電気／光（Ｅｌｏ ）変換器、２２
は光／電気（０／Ｅ ）変換器、２３は光７アイパケー
ブルである。
図において、２１は電気／光（Ｅｌｏ ）変換器、２２
は光／電気（０／Ｅ ）変換器、２３は光７アイパケー
ブルである。
これは、特に遠隔伝送を目的とするもので、変調手段１
と復調手段３との間を光ファイバケーブル２３を介して
接続するとともに、この光７アイパケーブル２３との結
合のためにＥ１０変換器２１および０／Ｅ変換器２２を
設けたもので、その他の点は第１図と同様である。
と復調手段３との間を光ファイバケーブル２３を介して
接続するとともに、この光７アイパケーブル２３との結
合のためにＥ１０変換器２１および０／Ｅ変換器２２を
設けたもので、その他の点は第１図と同様である。
絶縁耐圧２周波数応答などで光結合素子では不適当な場
合にはトランス結合によっても同様の信号伝送を実現す
ることができる。
合にはトランス結合によっても同様の信号伝送を実現す
ることができる。
第６図はこの例を示すもので、４はトランスを励磁する
ための発振器、５はパルス幅変調回路からの２値化号Ｓ
によって当該励磁信号をオン−オフさせるためのゲート
回路、６は絶縁トランスで、その他は第１，２因と同様
である。この方法によってパルス幅変調された２値化号
列は、トーンバースト信号としてトランス６で絶縁され
る。受信側ではこれを波形成形回路３にてパルス列に復
元することにより、光結合方式と同様に行なうことがで
きる。
ための発振器、５はパルス幅変調回路からの２値化号Ｓ
によって当該励磁信号をオン−オフさせるためのゲート
回路、６は絶縁トランスで、その他は第１，２因と同様
である。この方法によってパルス幅変調された２値化号
列は、トーンバースト信号としてトランス６で絶縁され
る。受信側ではこれを波形成形回路３にてパルス列に復
元することにより、光結合方式と同様に行なうことがで
きる。
この発明によれば、アナログ信号を電気的に絶縁して伝
送するに当たり、アナログ信号をパルス幅変調器により
２値化ばから絶縁し、それを低域濾波器でアナログ量に
復元する方式としたため、従来用いられてきた方法に比
較して回路構成を非常に簡素化することができるばかり
でなく、絶縁手段も簡単な光結合器（フォトカプラ）ま
たはパルストランス等で実現することができる。しかも
、信号はパルス列のデユーティ比として意味づけられる
ため、例えば周囲温度変化等によって変調回路周波数が
若干変動したとしてもその影響を受けず、安定な伝達特
性を維持することができる。さらに、搬送周波数が一定
で、かつ比較的低い周波数を用いることができるため回
路設計が容易となり、回路構成要素に対する周波数応答
要求を低くできる等の利点もある。
送するに当たり、アナログ信号をパルス幅変調器により
２値化ばから絶縁し、それを低域濾波器でアナログ量に
復元する方式としたため、従来用いられてきた方法に比
較して回路構成を非常に簡素化することができるばかり
でなく、絶縁手段も簡単な光結合器（フォトカプラ）ま
たはパルストランス等で実現することができる。しかも
、信号はパルス列のデユーティ比として意味づけられる
ため、例えば周囲温度変化等によって変調回路周波数が
若干変動したとしてもその影響を受けず、安定な伝達特
性を維持することができる。さらに、搬送周波数が一定
で、かつ比較的低い周波数を用いることができるため回
路設計が容易となり、回路構成要素に対する周波数応答
要求を低くできる等の利点もある。
第１図はこの発明の実施例を示す構成概要図、第２図は
ＰＷＭ変調器の具体例を示す概要図、第３図は三角波を
用いたＰＷＭ変調方式を説明するための波形図、第４図
はのこぎり波を用いたＰＷＭ変調方式を説明するための
波形図、第５図はこの発明の他の実施例を示すモ゛つ成
概要因、第６図はこの発明のさらに他の実施例を示す構
成概要図、第７図は光結合素子の非直線性、経時変化の
補正機能をもつ絶縁伝送回路の従来例を示すｉ要因、嬉
８図は絶縁伝送回路の別の従来例を示す概要図である。 符号説明 １・・・・・・ＰＷＭ変調器、２・・・・・・光結合素
子、３・・・・・・低域濾波器（ＬＰＦ）、４・・・・
・・発振器、５・・・・・・アンドゲート、６・・・・
・・絶縁トランス、７・・・・・・三角波発生器、８・
・・・・・比較器、１１・・・・・・駆動回路、１２・
・・・・・帰還回路、１３・・・・・・発光素子、１４
．１５・・・・・・受光素子、１６・・・・・・増幅器
、１７・・・・・・Ｖ／Ｆ変換器、１８・・・・・・Ｆ
／Ｖ変換器、２１・・・・・・Ｅ１０変換器、２２・・
・・・・Ｏ／Ｅ変換器、２３・・・・・・光ファイバケ
ーブル。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第 Ｉｌｌ！Ｉ！ ｌｆ４Ｍ
ＰＷＭ変調器の具体例を示す概要図、第３図は三角波を
用いたＰＷＭ変調方式を説明するための波形図、第４図
はのこぎり波を用いたＰＷＭ変調方式を説明するための
波形図、第５図はこの発明の他の実施例を示すモ゛つ成
概要因、第６図はこの発明のさらに他の実施例を示す構
成概要図、第７図は光結合素子の非直線性、経時変化の
補正機能をもつ絶縁伝送回路の従来例を示すｉ要因、嬉
８図は絶縁伝送回路の別の従来例を示す概要図である。 符号説明 １・・・・・・ＰＷＭ変調器、２・・・・・・光結合素
子、３・・・・・・低域濾波器（ＬＰＦ）、４・・・・
・・発振器、５・・・・・・アンドゲート、６・・・・
・・絶縁トランス、７・・・・・・三角波発生器、８・
・・・・・比較器、１１・・・・・・駆動回路、１２・
・・・・・帰還回路、１３・・・・・・発光素子、１４
．１５・・・・・・受光素子、１６・・・・・・増幅器
、１７・・・・・・Ｖ／Ｆ変換器、１８・・・・・・Ｆ
／Ｖ変換器、２１・・・・・・Ｅ１０変換器、２２・・
・・・・Ｏ／Ｅ変換器、２３・・・・・・光ファイバケ
ーブル。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第 Ｉｌｌ！Ｉ！ ｌｆ４Ｍ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）アナログ入力信号を絶縁して伝送する絶縁伝送回路
であつて、該入力信号を周期が一定でデューティ比がこ
の入力信号に比例して変化する２値信号列に変換するパ
ルス幅変調器と、該２値信号を電気的に絶縁する絶縁手
段と、該絶縁手段の出力から元の信号成分を取り出す低
域濾波器とを備えてなることを特徴とする絶縁伝送回路
。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の絶縁伝送回路におい
て、前記絶縁手段は発、受光素子からなる光結合ユニッ
トであることを特徴とする絶縁伝送回路。 ３）特許請求の範囲第２項に記載の絶縁伝送回路におい
て、前記発、受光素子間を光ファイバケーブルを介して
結合してなることを特徴とする絶縁伝送回路。 ４）特許請求の範囲第１項に記載の絶縁伝送回路におい
て、前記絶縁手段はトランスであることを特徴とする絶
縁伝送回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15803185A JPS6220000A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 絶縁伝送回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15803185A JPS6220000A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 絶縁伝送回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220000A true JPS6220000A (ja) | 1987-01-28 |
Family
ID=15662759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15803185A Pending JPS6220000A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 絶縁伝送回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6220000A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011172336A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Denso Corp | 電力変換装置 |
| JP2013243571A (ja) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP15803185A patent/JPS6220000A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011172336A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Denso Corp | 電力変換装置 |
| JP2013243571A (ja) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
| US9363023B2 (en) | 2012-05-22 | 2016-06-07 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device for electrical isolation using a photocoupler and isolator to convey a signal |
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